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改性聚氨酯材料的制备及性能研究

作　者: 彭磊
导　师: 鄢国平
学　校: 武汉工程大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 废旧橡胶粉改性硬质泡沫塑料弹性体纳米磁粉
分类号: TQ323.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

聚氨酯（PU）是由异氰酸酯与多元醇反应生成的一种具有氨基甲酸酯链段重复结构单元的高分子材料。根据原料官能团数目的不同，可以制成线形结构或体型结构的高分子。因此，选用不同的原料，可将聚氨酯材料制成塑料、橡胶、涂料、纤维、胶黏剂等不同类型的材料。硬质聚氨酯泡沫材料具有比强度高、热导率低、密度小等优点，已被用作保温、隔热材料；而聚氨酯弹性体材料的机械性能优异，耐磨性、耐屈挠性与耐寒性好，硬度范围宽，所以被广泛应用于橡胶行业。将废旧轮胎通过机械方式粉碎后得到的粉末就是胶粉。胶粉与再生胶相比，工艺简单、无须脱硫，因此生产耗能较少，并且减少了环境污染。因此，通过使废旧橡胶粉末化来回收废旧轮胎是一种集环保与资源再利用于一体的具有远大前景的加工方式。但是目前废旧橡胶粉的使用只是一种简单物理共混的方式，即胶粉只作为填料与原生胶或其它材料经物理共混的方式使用以降低成本，虽然一定程度改善了加工性能，但是在较大程度上降低了产品的机械性能与物理化学性能。其原因是废旧橡胶粉与其它共混材料的相容性差，在共混时易发生团聚，降低了产品的质量与性能。本文以羟基改性的胶粉为原料，分别制备了废旧橡胶粉改性聚氨酯硬质泡沫材料、废旧橡胶粉改性聚氨酯弹性体材料。又以纳米磁粉、聚醚多元醇、多异氰酸酯等原料，制备了纳米磁粉改性硬质聚氨酯泡沫材料。主要工作如下：采用聚醚多元醇、多次甲基多苯基多异氰酸酯（PAPI）、发泡剂、匀泡剂、催化剂等原料制备聚氨酯硬质泡沫材料。然后再在该反应中加分别入未改性或改性橡胶粉制备两类橡胶粉改性的聚氨酯硬质泡沫材料。并对三类硬质聚氨酯泡沫材料进行了抗压强度、表观密度、尺寸稳定性、吸水率、导热性能以及微观结构的测试，进一步探讨了聚氨酯硬质泡沫材料的配方，以及橡胶粉对聚氨酯材料的性能影响。以2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)、蓖麻油、改性胶粉以及催化剂等为原料，采用预聚体法制备聚氨酯弹性体材料，并对材料进行了红外光谱、邵氏硬度、拉伸强度、水接触角和热重分析等结构表征与性能研究。进一步探讨了异氰酸酯指数的改变，以及改性橡胶粉的加入对材料力学性能的影响。以纳米磁粉、聚醚多元醇、多异氰酸酯、发泡剂等原料，采用一步法制备纳米磁粉改性硬质聚氨酯泡沫材料。并对材料进行了力学性能、表观密度、尺寸稳定性和吸水率等的测试，研究了纳米磁粉含量的改变对材料性能的影响。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-27
  1.1 引言  11
  1.2 国内外聚氨酯工业的发展概述  11-14
    1.2.1 聚氨酯发展概况  11-12
    1.2.2 聚氨酯材料的发展现状和趋势  12-14
  1.3 聚氨酯材料的分类及改性研究简介  14-19
    1.3.1 聚氨酯材料的分类  14-15
    1.3.2 聚氨酯弹性体和聚氨酯硬泡材料的研究进展  15-19
  1.4 废旧橡胶回收再利用  19-24
    1.4.1 废旧轮胎翻新  20
    1.4.2 橡胶粉  20-24
  1.5 磁性纳米 Fe3O4粉末的改性及应用  24-26
    1.5.1 纳米磁粉的改性研究  25
    1.5.2 纳米磁粉的应用  25-26
  1.6 论文研究内容  26-27
第2章橡胶粉改性硬质聚氨酯泡沫材料的研究  27-46
  2.1 引言  27-28
  2.2 实验部分  28-33
    2.2.1 实验原理  28-29
    2.2.2 实验主要原料  29
    2.2.3 实验设备  29-30
    2.2.4 试样的制备  30-32
    2.2.5 结构表征与性能测试  32-33
  2.3 结果与讨论  33-45
    2.3.1 表观密度的测定  33-36
    2.3.2 抗压强度测试  36-38
    2.3.3 尺寸稳定性测试  38-39
    2.3.4 吸水率测试  39-42
    2.3.5 导热性能测试  42-43
    2.3.6 泡孔结构  43-45
  2.4 结论  45-46
第3章废旧橡胶粉改性聚氨酯弹性体的研究  46-60
  3.1 引言  46
  3.2 实验部分  46-50
    3.2.1 实验主要原料及仪器  46-47
    3.2.2 试样的制备  47-48
    3.2.3 结构表征与性能测试  48-50
  3.3 结果与讨论  50-59
    3.3.1 傅立叶红外光谱分析  50-51
    3.3.2 邵氏硬度的测定  51-54
    3.3.3 拉伸性能测试  54-55
    3.3.4 水接触角（WCA）的测试  55-57
    3.3.5 TGA 分析  57-59
  3.4 结论  59-60
第4章纳米磁粉改性硬质聚氨酯泡沫材料的研究  60-70
  4.1 引言  60
  4.2 实验部分  60-63
    4.2.1 实验主要原料  60-61
    4.2.2 实验部分  61-62
    4.2.3 纳米磁粉改性聚氨酯泡沫材料的性能测试  62-63
  4.3 分析与讨论  63-69
    4.3.1 表观密度的测定  63-65
    4.3.2 抗压强度测试  65-66
    4.3.3 尺寸稳定性测试  66-67
    4.3.4 吸水率测试  67-69
  4.4 结论  69-70
论文结论  70-72
参考文献  72-78
附录  78-79
致谢  79

改性聚氨酯材料的制备及性能研究

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